Original title:
Hodnocení rizik výskytu mikropolutantů v odpadních vodách
Translated title:
Risk assessment of the occurrence of micropollutants in wastewater
Authors:
TLAČILOVÁ, Hana Document type: Master’s theses
Year:
2025
Language:
cze Abstract:
[cze][eng] Mikropolutanty jsou antropogenní látky vyskytující se v prostředí v koncentracích menších než jeden mikrogram na litr. Tyto látky, ohrožující povrchové vody skrze nedokonale vyčištěné odpadní vody z řad prostředků osobní péče a léčiv, často procházejí čistírnami odpadních vod a jsou pouze částečně odstraněny. V povrchových vodách mohou následně i v relativně nízkých koncentracích negativně působit na širokou škálu organismů. Cílem této práce bylo seznámení se s novou legislativou (Směrnice Evropského parlamentu a Rady (EU) 2024/3019) týkající se čištění odpadních vod, která vstoupila v platnost 1. ledna 2025 a jejíž transpozici musí do 31. července 2027 Česká republika splnit. Tato směrnice stanovuje limity odstranění 12 vybraných mikropolutantů, a proto jedním z cílů práce bylo vyhodnocení účinnosti odstranění těchto sledovaných látek na sedmi vybraných čistírnách odpadních vod. Odebrané vzorky vody (přítoky ČOV, odtoky ČOV, recipient nad výpustěmi z ČOV a pod výpustěmi z ČOV) byly analyzovány pomocí kapalinové chromatografie s hmotnostním spektrometrií v uspořádání SPE/LC-MS/MS a následně vyhodnoceny pomocí TraceFinder 3.3 software (Thermo Fisher Scienfitic, USA). Z průměrů koncentrací změřených v nátoku a odtoku byl vypočítán koeficient odstranění (RE) a účinnost odstranění jednotlivých sledovaných mikropolutantů pro každou ČOV. Dále byl ze získaných koncentrací v recipientech vypočítán pro každou sledovanou látku rizikový kvocient (RQ) k posouzení toxikologického rizika. Žádná ze sledovaných ČOV nesplnila legislativní podmínku účinnosti odstranění 80 % minimálně šesti mikropolutantů. Nejlépe odstraňovanou látkou byl na všech ČOV benzotriazol (RE 6-96 %) zatímco nejhůře odstraňovanou sledovanou látkou byl karbamazepin (RE -119-28 %), u kterého byla sledována častá negativní účinnost odstranění. Průměrné nejvyšší účinnosti odstranění pro všechny sledované mikropolutanty dosáhla ČOV Vodňany. Pro diklofenak byla hodnota RQ>1 zjištěna ve všech vzorkovaných recipientech, což naznačuje poměrně vysoké ohrožení způsobené vysokou spotřebou a nízkým RE tohoto léku. Nejvyšší nárůst koncentrace této látky v recipientu byl sledován pod výpustí ČOV Prachatice (775 ng. l-1), kde diklofenak představoval vysoké riziko společně s látkou benzotriazol. Vysoké riziko (RQ>10) představoval diklofenak také v recipientu pod výpustí z ČOV Klatovy. Naopak u ČOV Vodňany bylo sledováno vysoké riziko diklofenaku nad výpustí z ČOV, zatímco pod výpustí představoval střední riziko, nejspíše díky naředění a degradaci této látky v rybníku Čežárka, odkud byl vzorek odebrán. Tato práce přinesla náhled do nové legislativy a potvrdila nutnost zavedení kvartérního stupně čištění na vybraných ČOV k úspěšnému odstranění mikropolutantů z odpadních vod, aby se předešlo jejich uvolňování do životního prostředí.Micropollutants are anthropogenic substances occurring in the environment in concentrations of less than one microgram per liter. These substances that threaten surface waters through imperfectly treated wastewater from personal care products and pharmaceuticals often undergo wastewater treatment without sufficient removal. In surface waters, they can subsequently have a negative effect on many organisms, even at relatively low concentration levels. This work aimed to gain knowledge about the new legislation, Directive (EU) 2024/3019 of the European Parliament and the Council, concerning wastewater treatment, which entered into force on 1 January 2025, and the Czech Republic must comply with its transposition by 31 July 2027. This directive sets removal limits for 12 selected micropollutants. Therefore, another objective of the work was to evaluate the efficiency of removing these monitored substances at seven selected wastewater treatment plants (WWTP). The collected water samples (WWTP inflows, WWTP outflows, recipient above the WWTP discharges, and below the WWTP discharges) were analysed using liquid chromatography with mass spectrometry in the SPE/LC-MS/MS configuration and subsequently evaluated using TraceFinder 3.3 software (Thermo Fisher Scientific, USA). The removal efficiency (RE) of individual monitored micropollutants for each WWTP were calculated from the average concentrations found in the inflow and outflow. Furthermore, the risk quotient (RQ) was calculated for each monitored substance from the data obtained from the recipients to assess toxicological risk. None of the monitored WWTPs met the legislative requirement of removal efficiency of 80% for at least six micropollutants. The best removed substance at all WWTPs was benzotriazole (RE 6-96%), while the worst removed monitored substance was carbamazepine (RE -119-28%), for which frequent negative removal efficiency was observed. The WWTP Vodňany achieved the highest removal for all monitored micropollutants in the average. For diclofenac, the RQ>1 value was found in all sampled recipients, which are relatively high threats caused by the high consumption and low RE of this drug. The highest concentration of this substance in the recipient was monitored below the outlet of the Prachatice WWTP (775 ng. l-1), where diclofenac represented a high risk together with benzotriazole. Diclofenac also represented a high risk (RQ>10) in the recipient below the outlet of the Klatovy WWTP. On the contrary, at the Vodňany WWTP, a high risk of diclofenac was observed above the outlet of the WWTP. In contrast, below the outlet, it represented a medium risk, most likely due to the dilution and degradation in the Čežárka pond from where samples were taken. This work provided insight into the new legislation. It confirmed the necessity of introducing a quaternary treatment stage in selected WWTPs to successfully remove micropollutants from wastewater to prevent their entry into the environment.
Keywords:
micropollutants; removal efficiency; risk quotient; wastewater; water treatment; koeficient odstranění; mikropolutanty; odpadní vody; rizikový kvocient; čištění vod Citation: TLAČILOVÁ, Hana. Hodnocení rizik výskytu mikropolutantů v odpadních vodách. České Budějovice, 2025. diplomová práce (Ing.). JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH. Fakulta rybářství a ochrany vod
Institution: University of South Bohemia in České Budějovice
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Original record: http://www.jcu.cz/vskp/74083
guest ::
